Отец — Бернар Тоту, врач-стоматолог, мать — Эвелин, член Ассоциации по борьбе с безграмотностью. В детстве Одри увлекалась биологией, однако родители уговорили дочь посещать занятия театрального мастерства в лицее, где она училась. Когда девочка окончила лицей, родители оплатили ей двухнедельный курс в парижской театральной школе «Cours Florent».

Одри окончила музыкальную школу по классу фортепиано и гобоя. Хорошо знает немецкий язык и хорошо говорит по-английски.

Попав на актёрские курсы, Одри окончательно решила связать свою жизнь с театром и кино. Переехав в Париж, она училась, работала секретаршей, снималась в сериале на телеканале TF1 о сыщице Жюли Леско.

Свою первую роль Одри Тоту сыграла в телевизионном фильме «Сердце мишени» (1996), после чего исполнила несколько небольших ролей в телефильмах и сериалах.

В 1998 году она победила в конкурсе юных дарований. Эта победа принесла ей первую заметную роль в кино — в фильме 1999 года «Салон красоты "Венера"» Тони Маршаль. После этого фильма была замечена критиками, её карьера стала стремительно развиваться. Жюри «Приз Сюзанны Бьянкетти» вручило ей главный приз.

Зрителям во всём мире Тоту известна как главная героиня фильма «Амели» 2001 года (режиссёр — Жан-Пьер Жёне). Главная героиня фильма Амели Пулен во Франции и во многих других странах (например, в Японии) стала объектом поклонения — как и всё, что с ней связано. Родители стали называть именем Амели своих новорождённых девочек. Кафе «Две мельницы», действительно существующее на Монмартре, стало после выхода фильма пользоваться огромной популярностью. Фильм «Взмах крыльев мотылька» был воспринят публикой и рекламировался прокатчиками как «Амели-2», хотя был снят ещё в 2000 году, то есть на год раньше «Амели». В 2004 году Тоту снялась в главной роли ещё в одном фильме Жёне — «Долгая помолвка».

Следующей её крупной ролью стала главная женская роль в фильме 2006 года «Код да Винчи», в котором Тоту снялась с Томом Хэнксом.

В 2009 году Тоту сыграла легенду моды Коко Шанель в полнометражном фильме-биографии «Коко до Шанель» (Coco avant Chanel), который описывает восхождение иконы стиля от певицы кабаре до гуру дизайна; после этого актриса стала лицом марки французских духов Chanel No. 5, сменив Николь Кидман.

В 2010 году Тоту дебютировала на сцене парижского театра «Мадлен», сыграв главную роль Норы в пьесе норвежского драматурга Генрика Ибсена «Кукольный дом» в постановке режиссёра Мишеля Фо, который сыграл роль адвоката Хельмера, мужа Норы.

Призы и номинации

1998 — «Канал +» назвал её «самой перспективной актрисой» французского кино
2000 — Приз лучшей молодой актрисе на 9-м фестивале молодых актёров кино в Безьере
Премия «Сезар» в категории «самая перспективная актриса» за фильм «Салон красоты "Венера"»
2001 — Приз ювелирной фирмы Chopard и журнала Studio в категории «Открытия 2001 года» («Амели»)
Номинация на премию европейского кино в категории «лучшая европейская актриса» («Амели»)
Номинация на премию «Золотой глобус» («Амели»)
2002 — Номинация на премию «Сезар» 2002 года в категории «лучшая актриса» («Амели»)
Премия «Люмьер» лучшей актрисе 2002 года («Амели»)
2005 — Номинация на премию «Сезар» 2005 года в категории «Лучшая женская роль» («Долгая помолвка»)
2009 — Номинация на премию BAFTA за лучшую женскую роль («Коко до Шанель»)
Номинация на премию «Сезар» за лучшую женскую роль («Коко до Шанель»)